1、前言
    原煤分級(jí)篩對(duì)礦井毛煤預(yù)選分級(jí)，其篩上物一般進(jìn)入下一道分選加工設(shè)備進(jìn)行分選。該設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)及分選效果的好壞，一方面關(guān)系著與原煤系統(tǒng)緊密相聯(lián)的礦井能否正常提升，另一方面影響著后續(xù)分選工藝的工藝效果。為此，選好和使用好原煤分級(jí)篩，是管理和運(yùn)行好原煤系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提出原煤分級(jí)篩選型、使用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并給出解決對(duì)策，并對(duì)原煤分級(jí)篩的發(fā)展做出展望。
2、原煤分級(jí)篩的選型
    原煤分級(jí)篩規(guī)格選型中，一個(gè)重要指標(biāo)就是設(shè)備處理能力的確定，它是保證分級(jí)篩分級(jí)效果的重要前提。合理確定原煤分級(jí)篩的處理能力，是搞好原煤分級(jí)篩選型的首要工作。原煤分級(jí)篩的選型時(shí)，其處理能力應(yīng)當(dāng)與礦井正常提升量匹配，并與煤質(zhì)要求相結(jié)合。
2.1  原煤分級(jí)篩的處理能力應(yīng)與礦井正常提升量相匹配
    在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原煤分級(jí)篩規(guī)格選型中，設(shè)備的處理能力選擇的計(jì)算方法為
Q= q·K式中，q為選型處理量，q為以年產(chǎn)能計(jì)算得到的小時(shí)平均處理量，K為不均衡系數(shù)。然而，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，原煤分級(jí)篩每小時(shí)需要處理的量是礦井正常小時(shí)提升量，通常這個(gè)量要大于礦，因此，這樣確定的原煤分級(jí)篩處理能力的后果就是選定的原煤分級(jí)篩的處理能力不能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。解決這一問(wèn)題的方法是，以礦井正常小時(shí)提升量來(lái)選擇原煤分級(jí)篩的處理能力指標(biāo)。
    以淄礦集團(tuán)新建的某一礦井為例，該礦年計(jì)劃產(chǎn)量1000萬(wàn)噸，按設(shè)計(jì)規(guī)范年生產(chǎn)330天、日生產(chǎn)16小時(shí)，取不均衡系數(shù)為1.15，則有q=1000000000/300*16*1.15=2178.03（t/h）實(shí)際主井配套提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩對(duì)40噸箕斗，一次提升循環(huán)時(shí)間為111,87/s，則主井正常提升量為2574.42 Uh，比按計(jì)算出的小時(shí)處理能力超出396.39 t/h
    國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50359-2005，《煤炭選選工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：礦井來(lái)煤時(shí)，從井口或受煤倉(cāng)到配（原）煤倉(cāng)的設(shè)備的處理能力應(yīng)與礦井最大提升能力一致，也就是說(shuō)，不均衡系數(shù)的選取不能按正常煤流系統(tǒng)選1.15，而要大于主井正常提升量2574.42 t/h，否則會(huì)嚴(yán)重影響原煤分級(jí)篩的分選效果�？梢姡�要合理確定原煤分級(jí)篩的處理能力指標(biāo)，就必須首先核算出礦井正常小時(shí)提升量，使分級(jí)篩的處理能力與實(shí)際小時(shí)生產(chǎn)量相匹配。
2.2確定原煤分級(jí)篩的處理能力應(yīng)與來(lái)煤煤質(zhì)狀況相結(jié)合
    煤田由于成煤條件的差異造成煤質(zhì)及煤層的賦存特點(diǎn)各不相同。從煤質(zhì)特性來(lái)講，由于煤質(zhì)硬度、抗碎強(qiáng)度的差異，造成生產(chǎn)煤樣的粒度組成以及煤的泥化程度大不相同：從煤的賦存特點(diǎn)來(lái)講，煤層是否含有夾矸，頂、底板成形強(qiáng)度是否好，以及頂、底板、夾矸的巖性是否易泥化等也有較大的差異。對(duì)于煤質(zhì)較軟、抗碎強(qiáng)度較差的煤質(zhì)來(lái)說(shuō)，粉末煤量必定較多，煤質(zhì)也多呈現(xiàn)泥化現(xiàn)象；對(duì)于頂、底板及夾矸巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖的情況來(lái)說(shuō)，由于巖性極易泥化，泥化后與煤物料常結(jié)成不易分散的結(jié)合塊。含有泥化物的物料進(jìn)入分級(jí)篩后，易粘在篩面上糊住篩孔，使有效篩分面積下降，從而降低原煤分級(jí)篩的處理能力和分選效果。
    淄礦集團(tuán)某一選煤廠的原煤分級(jí)篩正常處理能力為980噸／小時(shí)，但由于頂、底板及夾矸巖性多為泥巖和炭質(zhì)泥巖，在煤質(zhì)較差、含水量較大時(shí)泥化嚴(yán)重；同時(shí)由于泥化結(jié)成的不易分散的塊狀物料進(jìn)入原煤分級(jí)篩后不易透篩和易糊篩孔，大大降低了原煤分級(jí)篩處理量，小時(shí)處理能力降至600噸／小時(shí)左右時(shí)才能保住分選效果。所以，對(duì)于有上述情況的煤質(zhì)特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，在確定原煤分級(jí)篩處理能力時(shí)，要充分考慮泥化物料的不利影響，選擇的分級(jí)篩處理能力指標(biāo)要留有一定的富余系數(shù)，以確保分級(jí)篩的分選效果。
3、原煤分級(jí)篩的科學(xué)使用和維護(hù)幾點(diǎn)體會(huì)
    合理使用和維護(hù)好原煤分級(jí)篩，是充分發(fā)揮其效能的重要保證。原煤分級(jí)篩入料溜
槽設(shè)計(jì)、物料落料點(diǎn)、分級(jí)篩的啟動(dòng)需要注意的幾個(gè)方面。
3.1  原煤分級(jí)篩入料溜槽的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    因原煤分級(jí)篩位處原煤處理較靠前的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，入料中多有較大的矸石和煤塊，且常夾有較多的雜物，作業(yè)條件較差。為此在設(shè)計(jì)原煤分級(jí)篩入料溜槽時(shí)，設(shè)計(jì)師往往較注重物料的防堵因素，設(shè)計(jì)的入料溜槽相對(duì)于分級(jí)篩的垂直角度較大（一般為55°以上），物料在沖出入料溜槽時(shí)速度較快，對(duì)分級(jí)篩的沖擊力大，造成沖擊點(diǎn)處篩板損壞頻繁，給日常維修工作帶來(lái)較大的工作量。優(yōu)化原煤分級(jí)篩入料溜槽設(shè)計(jì)，就是在考慮入料溜槽防堵的同時(shí)，還必須考慮減輕物料對(duì)分級(jí)篩的沖擊力，以確保篩分設(shè)備的使用壽命。措施就是適宜降低入料溜槽相對(duì)于篩分設(shè)備的角度，使物料在滑出入料溜槽時(shí)的速度較低。同時(shí)，物料進(jìn)入篩面應(yīng)設(shè)置的緩沖面位置。
3.2落料點(diǎn)的科學(xué)調(diào)整
    設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)物料進(jìn)入分級(jí)篩入料溜槽時(shí)，往往依據(jù)理論的拋物線軌跡來(lái)確定進(jìn)入下一道工序的落料點(diǎn)。由于在實(shí)際生產(chǎn)中，皮帶機(jī)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度相對(duì)恒定，而運(yùn)輸?shù)奈锪鲜芰６�、水分以及含粘性物料的多少等的影響，物料在井入下一道工序時(shí)常常偏離正常的理論拋物線軌跡，為此常常造成物料以集中成股狀偏向一邊的狀態(tài)進(jìn)入分級(jí)篩面，使物料不能有效地利用整個(gè)篩面，降低了分級(jí)篩的處理能力和篩分效率。有效措施是，根據(jù)入料溜槽內(nèi)物料的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡通過(guò)加設(shè)擋料及分料板，調(diào)整好物料進(jìn)入篩面的角度，使物料較均勻的狀態(tài)給入分級(jí)篩面，以確保分級(jí)篩的有效處理能力和分級(jí)效率。
3.3原煤分級(jí)篩的正確啟動(dòng)
    日常生產(chǎn)中，由于管理不善和意外停電事故往往造成生產(chǎn)系統(tǒng)事故停車，從而造成物料壓篩子事故�，F(xiàn)場(chǎng)人員在處理事故時(shí)，有時(shí)圖省勁、怕麻煩，在未對(duì)篩子上物料進(jìn)行處理或處理不徹底時(shí)就強(qiáng)行啟動(dòng)分級(jí)篩設(shè)備，這樣往往造成扭壞傳動(dòng)軸、燒壞電機(jī)以及損壞分級(jí)篩彈簧等重大事故。有時(shí)損害現(xiàn)象盡管立時(shí)表現(xiàn)不出來(lái)，但對(duì)分級(jí)篩以上重要部件損害程度是較大的，會(huì)大大縮短分級(jí)篩相關(guān)部件的使用壽命。出現(xiàn)物料壓篩子，一定要先對(duì)篩面上的物料進(jìn)行清理，確保分級(jí)篩空載啟動(dòng)。
3.4原煤分級(jí)篩的日常維護(hù)幾點(diǎn)體會(huì)
    原煤分級(jí)篩日常維護(hù)工作有如下幾個(gè)方面：
    (1)激振器的維護(hù)。對(duì)于原煤分級(jí)篩激振器的維護(hù)，一項(xiàng)重要工作就是要定期更換潤(rùn)滑油。特別是新安裝使用的分級(jí)篩設(shè)備，一定要按照說(shuō)明書注明的更換油的時(shí)間按時(shí)或提前進(jìn)行更換，否則設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)磨合期間產(chǎn)生的一些鐵質(zhì)碎屑得不到及時(shí)清除，會(huì)對(duì)激振器軸承產(chǎn)生大的危害。同時(shí)注油量嚴(yán)格按照說(shuō)明加注，少注或多注都會(huì)引起激振器軸承不正常升溫，縮短軸承的使用壽命。另外，在日常檢查中，要常觀察激振器軸承的溫升情況是否正常，潤(rùn)滑油顏色是否變化，以便及時(shí)予以處理或更換。
    (2)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的維護(hù)。重點(diǎn)檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接部位螺栓是否松動(dòng)，萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)是否運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，軟聯(lián)接件是否有損壞、傳動(dòng)軸是否有彎曲現(xiàn)象等。
    (3)篩面的維護(hù)。重點(diǎn)檢查篩板固定是否牢固、有無(wú)破損，篩機(jī)在空載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)篩板有無(wú)對(duì)支撐梁產(chǎn)生二次激振情況。對(duì)破損的篩板要及時(shí)更換；當(dāng)篩板松動(dòng)對(duì)支撐梁產(chǎn)生二次激振時(shí)，要立即停車處理，避免由于篩板的二次激振對(duì)支撐粱產(chǎn)生更大的破壞。
    (4)篩子大梁的維護(hù)。由于進(jìn)入篩面的物料將要有60%以上的物料透于篩下，篩子的大梁不可避免地受到磨損和沖擊，特別是篩子物料的入料點(diǎn)處此現(xiàn)象表現(xiàn)得更加明顯。有的廠家為增加篩子大梁的抗沖擊和抗磨損強(qiáng)度，設(shè)計(jì)時(shí)在大梁的外部又加裝了耐磨膠質(zhì)層（象申克公司生產(chǎn)的篩機(jī)設(shè)備）。但盡管如此，篩子大梁經(jīng)過(guò)物料長(zhǎng)時(shí)間的沖刷磨蝕后，保護(hù)層會(huì)被磨蝕掉，進(jìn)而直接沖擊、磨蝕大梁。時(shí)間一長(zhǎng)，分級(jí)篩大梁因剛度和抗拉強(qiáng)度降低造成損壞。簡(jiǎn)單有效的保護(hù)措施是在篩子大梁物料沖刷處，外部包扎耐磨橡膠皮子，隔段時(shí)間定期更換橡膠皮子。實(shí)踐證明這是保護(hù)篩機(jī)大梁簡(jiǎn)單而又有效的辦法，能大大延長(zhǎng)篩子大粱的使用壽命。
4、原煤分級(jí)篩設(shè)備的發(fā)展方向
    隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，要求選煤廠相應(yīng)配套設(shè)備的處理能力也要加大，選煤設(shè)備的大型化就是發(fā)展的一個(gè)重要方向。對(duì)于篩分設(shè)備的大型化，包括兩個(gè)方面：一是振動(dòng)篩面積的大型化，主要解決振動(dòng)篩的處理量問(wèn)題；二是設(shè)備運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大型化，
主要解決難篩物料篩分問(wèn)題。
    目前，隨著采煤機(jī)械化程度的提高，煤粉量增加，加之環(huán)保要求的灑水除塵，使得井下原煤水分迅速提高，甚至達(dá)到10%以上，同時(shí)，生產(chǎn)的原煤中時(shí)有混入泥巖易泥化粘性物料，這些潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料易相互粘結(jié)成團(tuán)，在篩面上堵住篩孔，使篩面的有效面積降低，導(dǎo)致篩分效率下降。料群在篩分過(guò)程中出現(xiàn)不松散、不分層、整體運(yùn)動(dòng)，使得篩分過(guò)程無(wú)法完成。潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的干法篩分是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究篩分技術(shù)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
4.1  潮濕細(xì)粒級(jí)物料透篩過(guò)程中的堵孔機(jī)理
    當(dāng)被篩物料外在水分含量達(dá)到一定值時(shí)，液體開始在顆粒間架橋。由于液體橋的作用，顆粒群開始緊密地粘在一起，在近似條件下，2個(gè)球形顆粒之間的粘附力為：式中，r，為液體表面張力、d為顆粒直徑、a為鉗角。
    由上式可以算出，當(dāng)顆粒的粒度小于3mm時(shí)，普通直線振動(dòng)篩的振動(dòng)強(qiáng)度必需大于
6.6才能達(dá)到臨界跳動(dòng)狀態(tài)。在我國(guó)，普通振動(dòng)篩的振動(dòng)強(qiáng)度通常為3～4.5，所以這樣的振動(dòng)強(qiáng)度不足以將物料松散開。
4.2單梁振動(dòng)篩的研發(fā)
    單梁振動(dòng)篩作為一種新型的振動(dòng)篩分機(jī)械，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠滿足篩分設(shè)備大型化，有效地解決了潮濕細(xì)粒級(jí)粘性物料的篩分問(wèn)題。
4. 2.1單梁振動(dòng)篩的工作原理
    如圖l所示，單梁振動(dòng)篩的每段篩面由一根橫大梁支承。振動(dòng)篩橫梁上的偏心質(zhì)量和偏心距均相等，并且以Y-Y軸線對(duì)稱，Y-Y軸線通過(guò)篩箱的質(zhì)心。單梁振動(dòng)篩橫梁上的兩個(gè)激振器作同步反向回轉(zhuǎn)時(shí)，每一瞬時(shí)單梁振動(dòng)篩橫梁上偏心質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力，沿X-X方向的分力互相抵消，而沿Y-Y方向的分力相互疊加，形成了單一的Y-Y方向的簡(jiǎn)諧力。該力作用在篩箱上，驅(qū)動(dòng)篩箱作軌跡為直線的往復(fù)振動(dòng)。當(dāng)雙不平衡重的質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)到圖中(a)和(c)的位置時(shí)，所產(chǎn)生的離心慣性力完全疊加，激振力達(dá)到最大值；當(dāng)轉(zhuǎn)到(b)和(d)的位置時(shí)，它們的離心慣性力完全抵消，激振力為零。
    在任意時(shí)刻t，雙不平衡重所處的位置如圖(e)所示，由此可以求出雙不平衡重產(chǎn)生的激振力隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式：式中一一轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間：
    r一一不平衡重質(zhì)心回轉(zhuǎn)半徑；
    w一一不平衡重的回轉(zhuǎn)角速度；
    py一一在振動(dòng)方向上的激振力；
    mo一一每個(gè)偏心塊的質(zhì)量。
    由上式可見，慣性激振器當(dāng)作同步反向回轉(zhuǎn)的時(shí)候，產(chǎn)生定向的簡(jiǎn)諧力，此力通過(guò)篩箱的質(zhì)心，使篩箱作定向往復(fù)直線振動(dòng)。
4.2.2單粱振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)
    單梁振動(dòng)篩采用大振幅和大振動(dòng)強(qiáng)度，顆粒在篩面上的運(yùn)動(dòng)速度快、起跳高，篩面賦予料群的能量大，有利于大小顆粒間相互交換位置，料群的流動(dòng)性得到改善，為細(xì)粒級(jí)物料的透篩創(chuàng)造了良好條件。
    (1)拋射強(qiáng)度高，能消除物料堵孔或卡孔
等厚篩通常采用高振幅低頻率，即振幅A=5～5. 5mm，振動(dòng)頻率730r/min左右，振動(dòng)方向角45。，篩面傾角第一段30。，第二段18。。為消除堵孔或卡孔，提高篩分效率，單梁振動(dòng)篩采用“高幅中頻”，即振幅A=6～8mm。振動(dòng)頻率n=960r/min。振動(dòng)方向角70°，篩面傾角20°這種設(shè)計(jì)的平均拋射強(qiáng)度，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的直線振動(dòng)篩的2.5～4。較等厚篩提高2倍多。高強(qiáng)度的拋射，極大的消除了物料堵孔和卡孔的幾率。
    (2)  篩面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    振動(dòng)強(qiáng)度提高后，為解決篩子的整體參振結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，單梁振動(dòng)篩將一臺(tái)大型振動(dòng)篩沿篩面長(zhǎng)度分成若干小篩，每段小篩都有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置（電動(dòng)機(jī)和激振器），這樣每段小篩的參振質(zhì)量就大為減輕，同時(shí)單梁振動(dòng)篩的激振器是安裝在斷面形狀為H形的單件鋼梁上，不安裝在側(cè)板上，側(cè)板只起擋料作用，高度很低，一般為400～500mm。單梁振動(dòng)篩的這種結(jié)構(gòu)，就使其參振質(zhì)量大為減輕。如篩面尺寸與等厚篩基本相同的4DLS2167，單梁振動(dòng)篩的參振質(zhì)量?jī)H為5.5t，每段小篩為1.4t，是ZDS2160等厚篩(ZDS2160型等厚篩的參振質(zhì)量達(dá)lOt驅(qū)動(dòng)功率為15Kw×2=30Kw)的1/2。總功率為3Kw×8=2Kw，降低了20%。單梁振動(dòng)篩單位篩機(jī)參振質(zhì)量的降低和篩面由多個(gè)小型化篩面組成的特點(diǎn)，為篩體的加寬和延長(zhǎng)提供了可能，從而為單機(jī)篩提高處理量和分選效果提供了保障。
5、結(jié)論
    原煤分級(jí)篩是原煤系統(tǒng)中的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)備之一，合理選型和正確的使用直接關(guān)系著原煤分級(jí)篩的分選效果和后續(xù)分選工藝效果的好壞。本文通過(guò)總結(jié)和分析得到以下結(jié)論：
    (1)原煤分級(jí)篩在選型時(shí)，其處理能力應(yīng)當(dāng)與礦井正常的小時(shí)提升量相匹配，并充分考慮煤質(zhì)因素，留出富余量；
    (2)原煤分級(jí)篩在使用時(shí)應(yīng)考慮入料溜槽的角度、落料點(diǎn)等因素，并做到正確起停機(jī)，同時(shí)做好原煤分級(jí)篩的激振器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、篩面和篩子大梁等部件的維護(hù)工作，保證其高效穩(wěn)定運(yùn)行，并延長(zhǎng)使用壽命；
    (3)大型化是原煤分級(jí)篩發(fā)展的重要方向，單梁振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)上的突破為原煤分級(jí)篩向大型化發(fā)展提供了可能。